Новейшие Apple Watch имеют в 16 раз больше памяти, чем центральный процессор марсохода НАСА "Марс 2020". Для нового iPhone в стандартную комплектацию входит память rover, в 64 раза превышающая объем памяти марсохода.
В течение десятилетий люди отвергали сравнения наземных и космических процессоров, указывая на экстремальные условия радиации и температуры, с которыми сталкивается космическая электроника. Только компоненты, изготовленные специально для космических полетов и доказавшие свою работоспособность после многих лет пребывания на орбите, считались достаточно устойчивыми для многомиллиардных миссий космического агентства.
Хотя это все еще может быть лучшим выбором для громких миссий в дальний космос, космические аппараты, работающие ближе к Земле, используют самые современные бортовые процессоры. Предстоящие миссии потребуют еще больших вычислительных возможностей.
Спутниковые датчики производят “огромное количество данных в форме научных исследований, наблюдений за Землей, национальной безопасности”, - сообщил по электронной почте Наим Альтаф, выдающийся инженер IBM и технический директор IBM Space Tech. “Чтобы извлечь максимальную ценность из данных, нам нужно будет приблизить вычисления к данным".
Рассмотрим наблюдение за Землей. Традиционно электрооптические изображения и радиолокационные данные с синтезированной апертурой отправлялись на землю для обработки. Это все еще в значительной степени так, но новые датчики наблюдения Земли продолжают увеличивать объем данных, получаемых на орбите, иногда довольно резко. В то же время клиенты стремятся получить быстрый доступ к аналитическим данным, полученным из различных наборов данных.
Хорошим примером является наблюдение за погодой. Численные модели погоды объединяют огромное количество данных, полученных с космических, воздушных, морских и наземных датчиков. Хотя никто не предлагает запускать алгоритмы прогнозирования на спутниках, AAC Clyde Space, шведская компания, поставляющая основную авионику для Арктического метеорологического спутника Европейского космического агентства, рассматривает улучшения в обработке на борту как способ ускорить доставку данных о погоде.
“Мы видим возможность в будущем выполнить большую обработку на борту: подготовить данные, сжать данные и начать объединять данные”, - сказал Луис Гомес, генеральный директор AAC Clyde Space. “Наша цель - наблюдение за погодой в реальном времени из космоса. Для этого нам необходимо эффективно и эффективно упаковывать данные, чтобы сократить время, затрачиваемое на нисходящую связь".
Гиперспектральные датчики также создают огромные наборы данных, которые делают бортовую обработку “весьма критичной”, сказал Гомес.
Некоторые из новых спутниковых компьютеров будут предназначены для обработки данных датчиков. Другие будут помогать космическим аппаратам организовывать сложные операции.
Будущие спутники, скорее всего, будут работать группами, общаясь по межспутниковым каналам связи и работая вместе для сбора уникальных наборов данных и расширения сетей связи. В конечном счете, созвездия будут использовать искусственный интеллект для решения проблем, например, путем восстановления или изменения положения спутников на основе бортового анализа их работоспособности и производительности, что потребует обширной обработки данных, сказал Чак Бимс, председатель отраслевой ассоциации SmallSat Alliance.
КОММЕРЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
Пограничная обработка, приближающая вычисления к источникам данных, становится все более популярной на Земле. Например, нефтегазовые компании анализируют данные вблизи датчиков, которые контролируют тяжелое оборудование на удаленных объектах, чтобы быстро выявлять проблемы с оборудованием и сокращать расходы на связь и хранение данных.
Компании, начиная от IBM и Hewlett Packard Enterprise и заканчивая стартапами по всему миру, позиционируют себя так, чтобы удовлетворить, по их мнению, неизбежный спрос на улучшенную обработку данных в космосе, начиная с бортовых спутников и заканчивая центрами обработки данных на околоземной и лунной орбитах.
Канадский стартап Exodus Orbitals, предоставляющий спутниковые услуги разработчикам программных приложений, в ноябре учредил альянс Edge Computing in Space. Организация быстро привлекла почти два десятка членов.
Один из членов клуба, Рамон. Космос, рекламирует “устойчивые к космосу суперкомпьютерные системы”. Хотя они мало похожи на земные суперкомпьютеры, они сильно отличаются от компьютеров для космических полетов малой мощности и “намного ближе к тем вычислительным возможностям, которые мы имеем на Земле”, - сказала Лиза Куо, вице-президент по стратегическим продажам компании Ramon.Space - израильская фирма, основанная в 2004 году и расширяющаяся на международном уровне. “Мы рассматриваем космические вычислительные системы с помощью очень тонкой гребенки и применяем оптимальную технологию радиационного упрочнения для каждого компонента”.
В отличие от индивидуального подхода, стартап Exo-Space из Пасадены, штат Калифорния, предлагает FeatherEdge, платформу, которая применяет искусственный интеллект и машинное обучение к данным наблюдения Земли для быстрого извлечения ценной информации.
В долгосрочной перспективе Exo-Space планирует “адаптировать технологию к более универсальным вариантам использования, таким как управление созвездиями или прогнозное обслуживание”, - сказал генеральный директор Джереми Аллам.
Базирующаяся в Сиднее компания Spiral Blue также применяет искусственный интеллект к изображениям Земли с помощью своего компьютера Space Edge.
“Спутники могут собирать гораздо больше данных, чем они могут на самом деле передать”, - сказал Таофик Хук, основатель и генеральный директор Spiral Blue. Благодаря улучшенной бортовой обработке спутники могут выделять и передавать наиболее важную информацию, такую как местоположение судов для отслеживания морских судов, добавил он.
УПАКУЙТЕ ЭТО В КОРОБКУ
Другие фирмы специализируются на упаковке наземных компьютеров для космических полетов. Например, OrbitsEdge работает с заказчиками, включая HPE, для обеспечения защиты от излучения и систем управления температурой, которые позволяют компьютерам, предназначенным для наземных приложений, функционировать на орбите.
“Полагаясь на высокопроизводительный вычислительный конвейер, мы получаем гарантии того, что все, что мы летаем, является самым современным оборудованием”, - сказал Рик Уорд, технический директор и основатель OrbitsEdge в Титусвилле, штат Флорида. “Когда мы перейдем к квантовым вычислениям, и у нас уже были переговоры с некоторыми компаниями, занимающимися квантовыми вычислениями, мы тоже сможем это сделать”.
Cosmic Shielding Corp. придерживается аналогичного подхода, но вместо того, чтобы сосредоточиться на защите процессоров, стартап в Атланте разработал полимер с 3D-печатью для защиты людей и электроники на орбите.
“Вы можете построить спутниковую шину из этого материала, и это обеспечит значительные улучшения”, - сказал Янни Баргути, основатель и генеральный директор Cosmic Shielding. “Прямо сейчас мы наблюдаем снижение мощности дозы облучения примерно на 60-70 процентов по сравнению с традиционными материалами”.
РАСШИРЕНИЕ КРАЯ
В дополнение к совершенствованию бортовой обработки данных компании устанавливают передовые процессоры на наземных станциях и планируют запустить созвездия, предназначенные для обработки данных.
“Пограничные вычисления могут выполняться в разных сегментах, в зависимости от варианта использования и критичности данных”, - сказал Альтаф из IBM. “У нас могут быть специальные вычислительные спутники, которым поручено принимать тяжелые полезные нагрузки на орбите и выполнять вычислительные услуги для других спутников”.
Если судить по истории, спрос на обработку данных на орбите будет продолжать расти. Последующие поколения наземных приложений неизменно требуют дополнительной памяти и скорости обработки.
В космосе, как и на земле, “вы хотите быстрее, вам нужны лучшие сетевые возможности и вам нужно больше энергии”, - сказал Марк Фернандес, главный исследователь HPE по космическому компьютеру-2 на Международной космической станции.
P/S "Это перевод с SpaceNews с максимальным сохранением смысла публикации .
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки
